基于LabVIEW的智能温度控制系统研究

发布时间：2017-06-30 08:24

  本文关键词：基于LabVIEW的智能温度控制系统研究，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：在现代生产生活中,温度是许多生产过程的一个重要指标。随着电子技术和控制算法的发展,日常生活与工业生产对控制系统的可靠性以及智能化程度的要求也渐渐提高。针对常规温度控制系统PID参数整定不够理想的缺点,本文提出了一种改进型的万有引力PID算法并用于温度控制系统PID参数的整定,进而设计了新型温度控制系统。本文主要研究内容如下:(一)针对被控对象非线性与PID控制器参数较难整定的情况,以及达到超调小、稳态误差较小、响应速度快的控制要求,本文对PID控制进行了分析研究。利用改进型万有引力算法对控制器PID参数进行整定,对通过理论研究得到的被控对象的数学模型并加以仿真分析。(二)针对万有引力算法容易陷入局部最优的问题采取了边界变异策略的改进,将一些超越边界的个体解拉回到可行域之内而非像常规万有引力算法的拉回到可行域边界,解决了常规万有引力算法容易陷入局部最优的问题,使得优化有效性的到提高。将此新型的万有引力控制算法与常规PID控制结合实现控制参数的整定并通过实际采集数据的处理与实验仿真,验证了该方法的有效性。(三)设计开发了一款以STM32 32位微处理器为控制核心的温度控制器。对该温度控制器的软件部分、硬件部分、上位机部分加以设计,选用实验室电烤箱作为受控对象,并与Lab VIEW软件设计的上位机平台相连,从而形成一套新型温度控制系统。通过选用电烤箱作为被控对象加以实验,表明该套控制系统与常规PID控制系统具有更好的控制性能。同时表明改进型的万有引力PID算法能够在温度控制中得到实际应用,从而为其推广使用提供了理论支撑。
【关键词】：智能控制 温度控制系统 万有引力算法 PID控制
【学位授予单位】：沈阳理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TP273
【目录】：

• 摘要6-7
• Abstract7-12
• 第1章 绪论12-19
• 1.1 课题的研究背景及意义12-13
• 1.2 温度控制系统综述13-18
• 1.2.1 温度控制系统的发展13-15
• 1.2.2 国内外研究现状15-18
• 1.3 本文所做的工作与结构安排18-19
• 第2章 总体设计19-23
• 2.1 整体设计思路19
• 2.2 万有引力PID算法19-20
• 2.3 温度控制系统结构设计20-21
• 2.4 实验研究部分21-22
• 2.5 本章小结22-23
• 第3章 改进型万有引力PID整定23-38
• 3.1 引言23
• 3.2 万有引力算法23-29
• 3.2.1 标准GSA算法23-26
• 3.2.2 权重可变的IGSA算法26-27
• 3.2.3 边缘变异处理的IGSA算法27-28
• 3.2.4 权重可变及边缘变异处理的IGSA算法28-29
• 3.3 PID控制29-34
• 3.4 万有引力PID控制算法34-35
• 3.5 控制算法仿真35-37
• 3.5.1 三种算法控制仿真35-37
• 3.5.2 仿真结果比较37
• 3.6 本章小结37-38
• 第4章 温度控制系统的设计与实现38-66
• 4.1 系统构成38
• 4.2 系统硬件设计38-50
• 4.2.1 硬件模块组成38-39
• 4.2.2 核心控制板设计39-41
• 4.2.3 供电模块设计41-42
• 4.2.4 时钟与按键42-44
• 4.2.5 温度采集模块设计44-47
• 4.2.6 通信模块设计47-50
• 4.3 系统软件设计50-56
• 4.3.1 软件开发环境50-51
• 4.3.2 智能温度控制系统软件总体设计51-53
• 4.3.3 主控制芯片初始化53-55
• 4.3.4 温度采集软件设计55-56
• 4.3.5 PWM控制模块软件设计56
• 4.4 上位机软件设计56-64
• 4.4.1 基于LabVIEW的温度控制系统软件设计方案59-60
• 4.4.2 温度控制系统登录界面设计60-61
• 4.4.3 温度控制系统操作界面设计61-62
• 4.4.4 温度控制系统基本信息模块设计62-63
• 4.4.5 温度控制系统参数整定模块设计63-64
• 4.4.6 温度控制系统数值显示模块设计64
• 4.4.7 温度控制系统温度报表模块设计64
• 4.5 本章小结64-66
• 第5章 智能温度控制系统实验研究66-70
• 5.1 温度控制系统的功能测试66-68
• 5.1.1 电源模块测试66
• 5.1.2 温度采集部分测试66-67
• 5.1.3 通信部分测试67-68
• 5.2 温度控制器在电烤箱上的应用68-69
• 5.3 本章小结69-70
• 结论70-72
• 参考文献72-75
• 攻读硕士学位期间发表的论文和取得的科研成果75-76
• 致谢76-77

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